Инвертор представляет собой прибор, с помощью которого происходит преобразование постоянного тока в переменный, напряжением 220 В.
Источником постоянного тока для него служат как солнечные, так и аккумуляторные батареи. Чаще всего они используются как резервное электропитание при перебоях с подачей напряжения в существующих электросетях.
В общем виде солнечная энергоустановка состоит из:
- солнечных батарей;
- инвертора;
- аккумулятора;
- контроллера заряда;
С целью обеспечения надлежащей работы всей системы, входящие составные части должны подбираться с учетом технических параметров каждого из устройств. Это в полной мере относится и к инверторам, работающими совместно с солнечными батареями.
Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток напряжением 12, 24 и 48 В. Напрямую подключение электроприборов, работающих от сети переменного тока напряжением 220 Вольт к солнечным батареям невозможно. Поэтому постоянный ток, получаемый при помощи солнечных батарей, необходимо преобразовывать в переменный ток напряжением 220 Вольт. Для этого и служат инверторы.
Схема работы электроустановки:
Для чего нужен солнечный инвертор?
Сетевой инвертор для солнечных батарей используется в полнофункциональных солнечных комплексах для преобразования постоянного тока в переменный с одновременным повышением напряжения. Рассмотрим подробнее, зачем нужен инвертор для солнечных батарей для 12 вольт.
Панели преобразуют энергию солнечного света в электрический ток, который через контроллер поступает на аккумуляторную батарею. Она накапливает заряд и отдает его по мере надобности, одновременно пополняя недостаток от солнечных модулей. Однако, пользоваться энергией от аккумуляторов могут лишь немногие приборы потребления, поскольку АКБ выдают постоянный ток низкого напряжения — 12, 24 или (редко) 48 В.
Необходим преобразователь напряжения для солнечных батарей, способный эти показатели превратить в стандартные значения, аналогичные сетевым. Эту задачу выполняет инвертор для солнечных панелей, который получает от аккумуляторов 12 (24, 48) В постоянного тока, а отдает потребителям обычные 220 В переменного.
Наиболее распространены обычные конвертеры, мощность которых находится в пределах 250-8000 Вт. Габариты таких приборов зависят от величины нагрузки, поскольку мощность обеспечивается дополнительными узлами в конструкции инвертора.
Особенности устройства:
- КПД (в среднем) — 94 %, максимальное значение доходит до 99 %
- полное отсутствие радиопомех
- стабилизированное выходное напряжение
- низкий коэффициент гармоник
- температура эксплуатации влияет на качество, поэтому необходимо обеспечивать максимально широкий диапазон
- наличие защиты от перегрузок
- потери в режиме холостого хода минимальные
- наличие защиты от воздействия влаги и механических повреждений
Отсутствие инвертора резко ограничивает возможности солнечных батарей. Они могут только заряжать аккумуляторы, обеспечивать питание для низковольтного освещения или иных специфических приборов. Солнечные инверторы для дома позволяют получить максимальную эффективность от панелей, обеспечить питание для любых бытовых технических устройств.
Примечательно, что при соединении трех инверторов в каскад можно получить трехфазное напряжение со стандартными параметрами, способное стать источником для мощных электродвигателей и прочих установок.
Что входит в комплект?
Солнечная установка образована:
- солнечной батареей с аккумулятором;
- инвертором;
- контроллером.
Инверторы нужны, чтобы постоянный ток превращать в переменный, поскольку использовать энергию, накапливаемую солнечными батареями, бытовые приборы напрямую не могут.
Виды инверторов для СЭС
Существует несколько разновидностей сетевых инверторов, отличающихся некоторыми особенностями конструкции и назначением. При сборке комплекса солнечных батарей используются различные варианты, требующие от владельца правильного понимания специфики и особенностей их работы. Прежде всего, инверторы различают по форме выходного сигнала:
- синусоидальные
- прямоугольные
- псевдосинусоидальные
Синусоидальные
Наиболее предпочтительным вариантом конструкции является синусоидальный инвертор солнечных батарей. Он способен выдать наиболее качественную форму сигнала, оптимальную для всех бытовых приборов, технических и электронных устройств.
Прямоугольные
Инверторы с прямоугольным сигналом — самые дешевые, но их рекомендуют применять только для простых осветительных приборов. Многие виды бытовой техники от таких источников не могут работать.
Псевдосинусоидальные
Псевдосинусоидальные приборы — это компромисс между первым и вторым видами, способными работать с любыми устройствами. Однако, для работы с некоторыми чувствительными видами потребителей их лучше не использовать. Кроме того, от псевдосинусоидальных инверторов могут возникать помехи и шумы.
Кроме этого, есть инверторы, предназначенные для работы в разных условиях. Рассмотрим их внимательнее:
Сетевые
Сетевые инверторы используются при одновременном подключении пользователей к централизованной сети электропитания. По первоначальному замыслу, инвертор обеспечивает питание потребителей и переключает их на сетевое потреблении при падении заряда аккумуляторов ниже нормы.
Обычно сетевой энергией пользуются в дневное время, когда аккумуляторы солнечных батарей заряжаются. Ночью происходит переход на автономное питание, до того момента, когда заряд АКБ будет исчерпан. В дневное время возможна отдача энергии в сеть, если заряд батарей полон. Эту функцию также используют, если мощность солнечных батарей значительно превышает потребности дома.
За рубежом существуют такие программы и тарифы, где отданная энергия учитывается и оплачивается владельцу солнечной батареи. В нашей стране таких возможностей пока нет, поэтому сетевые инверторы для солнечных электростанций используются только для питания потребителей и переключения режима подачи энергии.
Этот вид приборов считается наиболее удачным, поскольку работает с перерывами и обладает высокой долговечностью. Его недостаток состоит в необходимости иметь параллельное подключение к централизованному источнику.
Автономные
Автономный солнечный инвертор представляет собой конвертер, преобразующий ток АКБ в переменное стандартное напряжение. Он работает в постоянном режиме, никакой внешней поддержки нет. Устанавливается между блоком АКБ и конечными потребителями электроэнергии. Если инвертор автономного типа выходит из строя, питание бытовых технических устройств прекращается.
Такая схема предполагает высокие нагрузки, поэтому мощность инвертора подбирается с определенным запасом. Кроме того, необходимо обеспечить параметры инвертора, превышающие пусковой ток наиболее мощного потребителя. Это важно, поскольку пиковое значение способно вывести устройство из строя.
Например, холодильник или кондиционер при запуске превышает рабочую мощность в 10 раз, поэтому иметь определенный запас надо обязательно. Перед покупкой следует выполнить подсчет суммарной мощности всех потребителей и учесть пиковые пусковые нагрузки. Кроме того, надо прибавить запас на компенсацию падения выходной мощности со временем.
Гибридные
Гибридные, или многофункциональные инверторы сочетают в своей работе все возможности сетевых и автономных приборов. Они считаются лучшим выбором, но их стоимость часто вынуждает пользователей рассматривать другие варианты.
Солнечный инвертор Sila 3000
Одним из наиболее востребованных устройств считается гибридный солнечный инвертор Sila 3000, отзывы о котором свидетельствуют о высоких эксплуатационных возможностях. Например, при номинале 2,4 кВт, эти инверторы способны кратковременно давать 3 кВт без отрицательных последствий для себя. При возникновении пиковых пусковых нагрузок, гибридные солнечные инверторы Sila 3000 могут выдержать изменение режима работы. Несмотря на то, что они изготовлены в Китае, долговечность и надежность приборов весьма положительно оцениваются пользователями.
Плюсы и минусы преобразователей со встроенным контроллером
К преимуществам моделей относят:
- возможность параллельной работы в системах с разным напряжением;
- управление выходным напряжением — можно переключаться между линейным и фазным;
- тихая работа;
- экологичность — прибор не выделяет вредные вещества при работе;
- простота монтажа — встроенный контроллер заряда исключает необходимость установки ещё одного устройства;
- компактность — корпус большинства моделей не больше современного кондиционера.
Среди минусов отмечают:
- обязательное питание через внешнюю электросеть. Если в ней нет напряжения, преобразователь не будет работать исключительно на альтернативном источнике энергии;
- полная разрядка аккумуляторов вызовет сбой всей электросистемы владельца;
- выход из строя отдельно контроллера или преобразователя вынуждает владельца заменить устройство целиком, а это дорого.
Обзор популярных моделей
Рассмотрим несколько моделей инверторов для солнечных батарей, которые считаются наиболее качественными и надежными:
МАП «Энергия»
Продукция российского МАП «Энергия». Предлагается несколько разновидностей одно- и трехфазных приборов с синусоидальным графиком выходного напряжения. Они обладают встроенным зарядным устройством для аккумуляторов. Есть разные варианты мощности от 800 Вт до 20 кВт (выдерживает пиковую кратковременную нагрузку 25 кВт).
Schneider Electric
Компания Schneider Electric, базирующаяся во Франции, выпускает инверторы Conext. Они могут работать в сложных условиях, вплоть до наружного монтажа. В ассортименте модели мощностью 3-20 кВт.
TBS Electronics
Голландская компания TBS Electronics предлагает синусоидальные инверторы Poversine разной мощности — от 175 Вт до 3500 кВт. Они имеют многоступенчатую защиту и способны выдерживать пусковые нагрузки, в десятки раз превышающие номинальные значения
Перечень производителей надежных и качественных инверторов можно продолжать еще долго. Выбор подходящего устройства надо производить, руководствуясь не только именем фирмы, но и другими критериями.
Где лучше установить панели?
Первое, что необходимо сделать перед тем, как установить и подключить солнечную батарею – определиться с местом размещения агрегата.
Для установки фотоэлектрических модулей удобно использовать стационарные конструкции, выполненные из металлических профилей, либо же более модернизированные поворотные аналоги
Солнечные батареи можно размещать практически в любой хорошо освещаемой точке:
- на крыше загородного коттеджа;
- на балконе многоквартирного дома;
- на прилегающей к дому территории.
Главное – обеспечить необходимые условия для получения максимальной выработки электроэнергии. Одним из таковых является ориентация и угол наклона относительно горизонта. Так светопоглощающая поверхность агрегата должна быть направлена в южную сторону.
В идеале солнечные лучи должны падать на нее под 90°. Чтобы добиться этого эффекта, необходимо подобрать оптимальный угол уклона в зависимости от климатических условий региона. Для каждого региона этот показатель свой.
Чтобы обеспечить максимальную производительность солнечных батарей, угол наклона устройств рекомендуется менять 2-4 раза в год: 18 апреля, 24 августа, 7 октября и 5 марта
К примеру, в московском регионе угол наклона размещения поверхности солнечных батарей для летних месяцев составляет 15-20°, а в зимние месяцы изменяется до отметки в 60-70°.
Галерея изображений
Фото из
Самое популярное место для установки солнечных батарей
Расположение на вращающихся подставках
Крепление солнечных батарей на фасаде
Солнечные батареи на ограждении мансарды
При размещении солнечных батарей на прилегающей к дому территории, панели лучше приподнять над поверхностью почвы как минимум на полметра – на случай выпадения большого количества снега. Такое решение правильно и в том плане, что обеспечивает достаточное расстояние для циркуляции воздуха.
Стоит помнить, что даже небольшая тень пагубно влияет на выработку электричества агрегатом. Панели нужно размещать лишь в местах, которые не подвержены даже малейшему затенению.
Некоторые «умельцы» с целью защиты батарей устанавливают сверху панелей дополнительное стекло, но даже при видимой прозрачности стеклянная прослойка способна снизить КПД панелей на 30%
Существует несколько способов фиксации панелей:
- посредством задействования прижимных фиксаторов;
- путем болтового соединения через сквозные отверстия, расположенные в нижней части рамки.
Опорная конструкция должна быть выполнена из корозионностойких материалов. Независимо от способа монтажа в конструкцию панелей нельзя самостоятельно вносить изменения и просверливать дополнительные отверстии.
Задача домовладельца – поддерживать панели в чистом виде. Скопления на экране пыли, снега и птичьего помета как минимум на 10% уменьшает количество электроэнергии, произведенной системой.
Выбор инвертора
Рассмотрим, как надо выбирать сетевой солнечный инвертор. Оптимальный вариант — приобретение готового комплекса приборов с подобранными параметрами. Выбор отдельного инвертора представляет собой задачу, довольно сложную для неподготовленного человека. Однако, часто приходится покупать прибор под готовый набор солнечных модулей.
Принято руководствоваться следующими показателями:
- согласование входного напряжения и мощности
- способы защиты
- диапазон рабочих температур
- наличие нескольких режимов
- КПД
Выбирая сетевые инверторы для солнечных панелей, необходимо произвести несложный расчет. Мощность всех потребителей складывают, прибавляют некоторый запас для обеспечения пиковых нагрузок.
Необходимо иметь в виду, что многие потребителя в момент запуска создают повышенную пусковую нагрузку. Если мощность инвертора подобрана неправильно, пиковые значения быстро выведут прибор из строя. Кроме этого, надо обращать внимание на допустимые значения температуры, так как инвертор чувствителен к этому показателю.
Типы, отличающиеся напряжением выхода
Устройства подразделяются по этому признаку на меандровые и синусоидальные. Напряжение первых на выходе практически совпадает с питанием электросети, что служит гарантировано обеспечивает безопасность высокочувствительной техники
Выходной сигнал представляет собой синусоиду. Для работающего оборудования считается лучшей, если он идеальный. Это очень актуально особенно для телекоммуникационных устройств, измерительных высокочастотных приборов, медицинской техники. Даже беря во внимание высокую стоимость этих сложнейших инверторов, вариантов других для них не существует. Поэтому, столь серьезный параметр производителями указывается в характеристиках.
У вторых — несинусоидальных инверторов, выходной импульс выглядит как прямоугольник — модифицированный (квази) синус.
Подобные инверторы не рекомендуется использовать там, где нагрузка одиночная. Зато, вполне пригодны они для активной составляющей мощности.
Инверторы с идеальной синусоидой отличаются значительными размерами и стоят дорого.
Квази-синусоидальные, выдающие сигнал в треугольной формы, в виде трапеции и прямоугольника, востребованы больше, что объясняется меньшими их размерами и стоимостью.
Подключение инвертора к солнечной батарее
Необходимо приготовить кабель соответствующего сечения, способный выдерживать все возможные нагрузки. Необходимо учитывать, что длина соединительного кабеля между солнечными панелями и инвертором не должна превышать 3 м. Если потребители расположены далеко от модулей, удлиняют высоковольтное плечо — кабель на 220 В. Рассмотрим порядок присоединения прибора к комплекту солнечного оборудования:
Схема
Простейшая схема подключения инвертора — в разрыв между потребителями и аккумуляторами. Этот вариант используется для автономных устройств.
Наиболее сложная схема — для сетевых или гибридных приборов. Параллельно с АКБ подключается сетевое напряжение (на соответствующие контакты), тут же присоединяется нагрузка. Дополнительная пара контактов предназначена для резервируемой системы (резервное освещение, аварийное питание и т. п.). Выбор схемы зависит от назначения и конструкции инвертора, а также наличия подключения к централизованной сети.
Этапы
Процесс соединения приборов никаких сложностей не вызывает. Все контакты поименованы, главная задача — не перепутать их в спешке. Сначала собирают весь комплект — панели, контроллер, АКБ. После этого подключают инвертор и проверяют работоспособность. Обнаруженные ошибки сразу устраняют. Когда появляется полная уверенность в правильности всех соединений, подключают полезную нагрузку — приборы питания. С этого момента солнечные батареи считаются введенными в эксплуатацию.
Бонус – инструкция
Такую инструкцию я распечатал для владельца дома:
КРАТКАЯ ИНСТРУКЦИЯ Система получает электроэнергию от уличной сети и от солнечных батарей, накапливает её в аккумуляторных батареях, и преобразует через инверторы в переменное напряжение 220В. В нормальном состоянии положение рубильника – вверху, работа происходит через инверторы. При проблеме с работой инверторов необходимо отключить нагрузку автоматами в нижнем ряду в старом щите, и перевести рубильник через среднее положение вверх. Затем включить все автоматы. После этого система будет питаться только от уличной сети. При устранении неисправности инверторов также выключить нагрузку и переключить рубильник в нижнее положение, после этого включить все автоматы. Прерывистый звуковой сигнал от инверторов, как правило, означает перегрузку. В таком случае необходимо уменьшить нагрузку, выключив наименее нужные электроприборы. Также, по возможности просмотреть сообщение об ошибке и выходную мощность инверторов.
